USB (bus série universel - pneu de série universelle) Il s'agit d'une norme industrielle d'élargissement de l'architecture de PC axée sur l'intégration de la téléphonie et des appareils électroniques de consommation.

Pneus:

• Le périphérique USB peut être connecté à un ordinateur à tout moment, même lorsqu'il est activé;
• lorsque l'ordinateur détecte un périphérique USB connecté, il l'interconce automatiquement pour connaître ses capacités et ses exigences;
• charge le pilote et lorsque l'appareil est déconnecté, le pilote est automatiquement déchargé;
• Le périphérique USB n'utilise pas de cavaliers, de commutateurs DIP, ne provoque jamais interrompre les conflits, le DMA, la mémoire;
• l'extension des concentrateurs USB vous permettent de connecter un grand nombre de périphériques à un bus (jusqu'à 127 périphériques);
• faible coût des périphériques USB.

L'émergence de USB a permis de créer un lecteur flash USB (lecteur USB).

L'histoire de la création et du développement de l'interface USB

La première version de l'interface informatique USB est apparue le 15 janvier 1996. Les initiateurs du projet étaient une alliance de 7 grandes entreprises de fabricants Intel, DecC, IBM, Northen Telecom, Compaq.

La raison de l'émergence d'une nouvelle norme pour la transmission d'informations était le désir de simplifier la connexion PC avec des périphériques. L'objectif principal de la norme était de créer des utilisateurs la possibilité d'utiliser une telle interface qui aurait la simplicité maximale, la polyvalence et l'utilisation du principe Plug & Play ou une connexion chaude.

Cela vous permettrait de connecter divers périphériques d'E / S au PC pendant le fonctionnement, avec la condition de reconnaissance de type automatique immédiate et du modèle du périphérique connecté. En outre, l'objectif a été défini pour se débarrasser du problème de l'absence de ressources internes des interruptions du pneu du système.

Toutes ces tâches ont été résolues avec succès d'ici la fin de 1996 et au printemps 1997, les premiers PC équipés de connecteurs USB ont commencé à apparaître. Le support complet des périphériques USB n'a été réalisé qu'à la fin de 1998, dans le système d'exploitation Windows98, et seulement à partir de cette étape, il y avait un développement particulièrement rapide et une libération d'équipements périphériques équipés de cette interface.

Une mise en œuvre véritablement massive de USB a commencé avec la grande distribution des bâtiments et des conseils d'administration du facteur de forme ATX en 1997-1998. Je n'ai pas manqué la chance d'utiliser les réalisations de progrès et d'Apple, qui ont soumis le 6 mai 1998 Son premier IMAC, également équipé d'un soutien de l'USB.

Cette norme est née, tandis qu'il y avait déjà une interface de données série similaire développée par Apple Computer et avait le nom Fireware ou IEE1394. L'interface USB a été créée comme une alternative IEE1394 et a été conçue pour ne pas le remplacer, mais d'exister dans le type de composés parallèle déjà existant.

La première version de l'USB avait des problèmes de compatibilité et contenait plusieurs erreurs dans la mise en œuvre. En novembre 1998, les spécifications USB 1.1 sont publiées.

La spécification USB 2.0 a été présentée en avril 2000. Mais avant de l'adopter, plus d'un an a passé. Après cela, l'introduction massive de la deuxième version du pneu de série universel a commencé. Son principal avantage était une augmentation de 40 fois du taux de transfert de données. Mais en outre, il y avait d'autres innovations. Donc, de nouveaux types de connecteurs Mini-B et micro-USB sont apparus, la technologie USB prise en charge de la technologie USB (permet aux périphériques USB d'échanger l'échange de données sans utiliser d'hôte USB), il est possible d'utiliser une tension fournie via USB pour le chargement connecté. dispositifs.

Principe de fonctionnement des pneus USB

USB fournit un échange de données entre l'ordinateur hôte et plusieurs périphériques (PU). Selon la spécification USB, le dispositif (dispositif) peut être des moyeux, des fonctions ou une combinaison de ceux-ci. HUB (HUB) fournit uniquement des points de connectivité supplémentaires au bus. Dispositif USB (fonction) fournit un système avec des fonctionnalités supplémentaires, telles que la connexion à ISDN, le joystick numérique, les haut-parleurs d'une interface numérique, etc. Dispositif combiné (dispositif composé), la mise en œuvre de plusieurs fonctions, semble être un hub avec quelques fonctions connectées à appareils informatiques.

Le fonctionnement de l'ensemble du système USB contrôle le contrôleur hôte (contrôleur hôte), qui est un sous-système logiciel et matériel de l'ordinateur. Le bus vous permet de connecter, de configurer, d'utiliser et de déconnecter les périphériques pendant que l'hôte fonctionne et les appareils eux-mêmes.

L'autobus USB est un centre d'hôte: le seul périphérique principal qui gère l'échange est un ordinateur hôte et tous les périphériques attachés à celui-ci sont exceptionnellement entraînés. La topologie physique du bus USB est une étoile multi-tiier. Son sommet est un contrôleur hôte, combiné à une plaque tournante racine (hub racine). Hub est un dispositif de séparateur, en outre, il peut s'agir d'une source d'alimentation pour les appareils qui y sont liés. Chaque port du moyeu peut directement connecter le dispositif périphérique ou le moyeu intermédiaire; Le pneu admet jusqu'à 5 niveaux de hubs en cascade (ne comptant pas la racine). Chaque concentrateur intermédiaire présente plusieurs ports en aval pour connecter des dispositifs périphériques (ou concentrateurs sous-jacents) et un port amont (amont) pour la connexion au moyeu de racine ou au port vers le bas à un concentrateur plus élevé.

L'hôte USB converge des données de périphériques connectés et fournit également une interaction avec l'ordinateur. Tous les appareils sont connectés le long de la topologie "STAR". Pour augmenter le nombre de connecteurs actifs de USB, vous pouvez utiliser des hubs USB. Ainsi, un analogue de la structure logique "arborescence" sera un analogue. Les "branches" d'un tel arbre peuvent comporter jusqu'à 127 pièces par contrôleur hôte et le niveau de nidification des hubs USB ne doit pas dépasser cinq. De plus, dans un hôte USB, plusieurs contrôleurs hôtes augmentent proportionnellement le nombre maximal de périphériques connectés.

Les habs sont deux espèces. Certains augmentent simplement le nombre de connecteurs USB dans un ordinateur, tandis que d'autres vous permettent de connecter plusieurs ordinateurs. La deuxième option vous permet d'utiliser les mêmes périphériques pour utiliser plusieurs systèmes. Selon le moyeu, la commutation peut être effectuée comme manuellement et automatiquement.

Un dispositif physique connecté via USB peut logiquement divisé en «sous-périphériques» qui effectuent certaines fonctions spécifiques. Par exemple, une webcam peut être microphone intégrée - il s'avère que deux sous-périphériques: transmettre audio et vidéo.

Le transfert de données se produit via des canaux logiques spéciaux. Chaque périphérique USB peut être mis en évidence jusqu'à 32 canaux (16 à la réception et 16 à la transmission). Chaque canal se connecte à un "point final" conditionnellement appelé. Le point final peut recevoir des données ou les transmettre, mais il n'est pas capable de le faire en même temps. Un groupe de points finaux nécessaires au fonctionnement de toute fonction est appelé interface. L'exception est le point final "zéro" destiné à la configuration du périphérique.

Lorsqu'un nouveau périphérique est connecté à l'hôte USB, la mission d'identifiant commence. La première chose que l'appareil est envoyé un signal de transition à son état d'origine. Dans le même temps, la détermination de la vitesse avec laquelle les données peuvent être échangées. Une fois que les informations de configuration de l'appareil sont en lecture, une adresse de sept bits unique est attribuée. Si l'appareil est pris en charge par l'hôte, tous les pilotes nécessaires sont chargés pour y travailler, après quoi le processus est terminé. Un redémarrage de l'hôte USB invoque toujours à ré-attribuer des identificateurs et des adresses à tous les périphériques connectés.

Contrairement aux pneus d'extension (ISA / EISA, PCI, carte PC), où le programme interagit avec des périphériques par des appels physiques de cellules de mémoire, des ports d'E / S, des interruptions et des canaux DMA, l'interaction des applications avec des périphériques USB est effectuée. seulement via l'interface logicielle. Cette interface qui fournit l'indépendance des références aux périphériques est fournie par le système USB pour le contrôleur USB.

Pour connecter les périphériques de périphériques au bus USB, un câble à quatre fils est utilisé et deux fils (paires torsadées) sont utilisés dans une activation différentielle pour la réception et la transmission de données et deux fils - pour alimenter le périphérique. Grâce aux lignes d'alimentation intégrées, le bus USB vous permet de connecter des périphériques sans votre propre source d'alimentation (la puissance de courant maximale consommée par les lignes de bus USB ne doit pas dépasser 500 mA).

Codage des données

Pour la transmission de données sur le bus, une méthode différentielle de transmission D + signaux et D-pour deux fils est utilisée. Toutes les données sont codées à l'aide d'une méthode appelée NRZI avec un bourrage de bits (NRZI - sans retour à zéro invert, une méthode de remboursement à zéro avec des unités inverseur).

Au lieu de coder les niveaux logiques en tant que niveaux de tension, l'USB détermine le logique 0 en tant que changement de tension et logique 1 comme la tension inchangée. Cette méthode est une modification d'un procédé de codage NRZ potentiel conventionnel (non de retour à zéro, sans retour à zéro), lorsque les potentiels de deux niveaux sont utilisés pour la représentation 1 et 0, mais dans la méthode NRZI utilisée pour coder le bit actuel dépend du potentiel qui a été utilisé pour coder le bit précédent. Si le bit actuel a une valeur de 0, le potentiel actuel est une inversion du potentiel du bit précédent, quelle que soit sa valeur. Si le bit actuel a une valeur de 1, le potentiel actuel répète le précédent. Évidemment, si les données contiennent zéro, le récepteur et l'émetteur sont faciles à maintenir la synchronisation - le niveau de signal changera constamment. Mais si les données contiennent une longue séquence d'unités, le niveau du signal est modifié pour être, et il est possible de se dissoudre. Par conséquent, pour une transmission de données fiable, il est nécessaire d'exclure des séquences trop longues d'unités des codes. Cette action s'appelle la farce (bourrage de bits): Une fois que toutes les six unités sont automatiquement ajoutées 0.

Il n'y a que trois octets possibles avec six unités séquentielles: 00111111, 01111110, 111111100.

La farce peut augmenter le nombre de bits transmis à 17%, mais dans la pratique, cette valeur est nettement moins importante. Pour les périphériques connectés au bus USB, le codage est transparent: les contrôleurs USB produisent un codage et un décodage automatiquement.

Modes de fonctionnement des pneus

• Faible vitesse Pris en charge par les normes version 1.1 et 2.0. Le taux de transfert de données de pointe est de 1,5 Mbps (187,5 kb / s). Le plus souvent utilisé pour les dispositifs HID (claviers, souris, joysticks).
• Pleine vitesse. Pris en charge par les normes version 1.1 et 2.0. Taux de transfert de données maximum - 12 Mbps (1,5 Mo / s). Avant que la sortie de USB 2.0 soit le mode de fonctionnement le plus rapide.
• Haute vitesse. Pris en charge par la version 2.0 et 3.0 standard. Taux de transfert de données de pointe - 480 Mbps (60 Mo / s).
• TRÈS RAPIDE Pris en charge par la version 3.0 standard. Taux de transfert de données maximum - 4.8 GB / S (600 Mo / s).

Transfert de données

Le mécanisme de transmission de données est asynchrone et bloque. L'unité de données transmise est appelée cadre USB ou cadre USB et est transmis pour un intervalle de temps fixe. Les commandes de fonctionnement et les blocs de données sont implémentés à l'aide d'une abstraction logique appelée canal. Le périphérique externe est également divisé en abstractions logiques, appelées points d'extrémité. Ainsi, le canal est un ensemble logique entre le contrôleur hôte et le point d'extrémité du périphérique externe. Le canal peut être comparé au fichier ouvert.

Le canal par défaut est utilisé pour transmettre des commandes (et des données incluses dans les commandes), et ou des canaux de diffusion en continu ou des canaux de messagerie sont ouverts.

Les informations sur les canaux sont transmises en paquets (paquets). Chaque paquet commence par le champ de synchronisation de synchronisation (synchronisation), suivi du paquet Identificier.

Le système USB doit être divisé en trois niveaux logiques avec certaines règles d'interaction. Le périphérique USB contient une interface, une partie logique et fonctionnelle. L'hôte est également divisé en trois parties - interface, système et logiciel. Chaque partie ne se réunit que pour une certaine gamme de tâches.

L'opération d'échange de données entre le programme d'application et le bus USB est effectuée en transmettant des tampons de mémoire à travers les niveaux suivants: Niveau de logiciel client dans l'hôte:

• généralement soumis par le pilote de périphérique USB;
• fournit une interaction utilisateur avec le système d'exploitation d'un côté et le pilote système de l'autre.

Niveau de support système USB dans l'hôte (USBD, pilote de bus série universel):

• gère la numérotation des appareils sur le pneu;
• contrôle la distribution de la largeur de bande du pneu et de l'alimentation;
• processus Demandes de pilote personnalisés.

Contrôleur d'hôte de l'interface de bus USB (HCD, pilote de contrôleur hôte):

• convertit les demandes d'entrée / sortie dans la structure de données par laquelle le contrôleur hôte effectue des transactions physiques;
• fonctionne avec des registres de contrôleur hôte.

Le niveau logiciel client définit le type de transfert de données requis pour effectuer le programme d'application de fonctionnement demandé. Après avoir déterminé le type de transfert de données, ce niveau transmet le niveau système comme suit:

• tampon de mémoire appelé tampon client;
• package dans / IN (IRP, paquet de demande d'entrée / sortie), indiquant le type d'opération requis.
• IRP ne contient que de demander des informations (adresse et longueur de mémoire tampon dans la RAM). Traitement directement La demande est engagée dans le pilote système USB.

Le niveau du pilote du système USB est nécessaire pour gérer les ressources USB. Il est responsable de l'exécution des actions suivantes:

• distribution de bande passante de bus USB;
• attribuer des adresses logiques des périphériques à chaque périphérique USB physique;
• transactions de planification.

Logiquement, la transmission de données entre le point d'extrémité et le logiciel est effectuée à l'aide de l'allocation de canaux et de l'échange de données via ce canal. Le logiciel latéral envoie IPR demande aux niveaux USBD. Le pilote USBD divise les demandes de transaction conformément aux règles suivantes:

• l'exécution de la demande est considérée comme complétée lorsque toutes les transactions sont complétées avec succès; ses composants;
• tous les détails du test de transaction (tels que l'attente de la préparation, la transaction de transaction lors de l'erreur, une dépréciation du récepteur, etc.) au logiciel client;
• Ne peut exécuter que la demande et attendre ou exécuter une requête ou une requête de timeout;
• l'appareil peut signaler de graves erreurs, ce qui conduit à une achèvement d'urgence de la requête, comme notifié par la source de la requête.

Un pilote de contrôleur hôte reçoit une liste de transactions du système de bus et effectue les actions suivantes:

• prévoit d'exécuter les transactions reçues en les ajoutant à la liste des transactions;
• extrait une autre transaction de la liste et transmet son contrôleur de niveau du contrôleur de bus USB;
• suit l'état de chaque transaction jusqu'à ce qu'il soit terminé.

Cadres de contrôleur hôte de l'interface de bus USB. Les cadres sont transmis à la transmission séquentielle de la méthode NRZI.

De cette façon:

• chaque image comprend les colis les plus prioritaires, qui forme le pilote hôte;
• chaque transmission consiste en une ou plusieurs transactions;
• chaque transaction est composée de packages;
• chaque paquet consiste en un identifiant de paquet, des données (le cas échéant) et de la somme de contrôle.

Types de transfert de données

La spécification de bus définit quatre types de types de données différents (type de transfert) pour les points d'extrémité.

Transferts de contrôle - Hôte d'hôte utilisé pour configurer l'appareil pendant la connexion, pour contrôler le périphérique et obtenir des informations d'état pendant le fonctionnement. Le protocole assure la livraison garantie de telles parcelles. La longueur de champ de l'emballage de contrôle ne peut dépasser 64 octets à pleine vitesse et 8 octets bas. Pour de tels parcelles, l'hôte garantie 10% de la bande passante.

Transfert de tableaux de données (transferts de données en vrac) - Appliquer si nécessaire pour fournir une livraison de données garantie de l'hôte à la fonction ou de la fonction à l'hôte, mais le délai de livraison n'est pas limité. Prendre la transmission prend toute la bande passante du bus accessible. Les emballages ont un champ de données en taille 8, 16, 32 ou 64 octets. La priorité pour de tels programmes est le plus bas, ils peuvent être suspendus avec une grande charge de bus. Autorisé uniquement au taux de transmission complet. De tels colis sont utilisés, par exemple, des imprimantes ou des scanners.

Transferts d'interruption (transferts d'interruption) - Utilisé dans le cas où vous souhaitez transmettre des paquets de données simples. Chaque paquet est requis pour une durée limitée. Les opérations de transmission sont spontanées et doivent être entretenues non plus lentes que l'appareil requiert. Le champ de données peut contenir jusqu'à 64 octets à pleine vitesse et jusqu'à 8 octets bas. La limite de temps de service est définie dans la plage de 1 à 255 ms pour toute vitesse et 10-255 ms - pour bas. De telles transmissions sont utilisées dans des dispositifs d'entrée, tels qu'une souris et un clavier.

Transferts isochrones - utilisé pour échanger des données dans un "temps réel" lors de chaque intervalle de temps, vous devez transmettre une quantité de données strictement définie, mais la livraison des informations n'est pas garantie (le transfert de données est effectué sans répéter dans les défaillances, la perte de paquets est permis). Ces transmissions occupent une partie précédemment convenue de la bande passante des pneus et ont un délai de livraison donné. Les transmissions isochrones sont couramment utilisées dans les périphériques multimédia pour transmettre des données audio et vidéo, telles que la transmission vocale numérique. Les transmissions isochrones sont séparées par un procédé de synchronisation des points d'extrémité - sources ou destinataires de données - avec le système. Les classes asynchrones, synchrones et adaptatives de périphériques sont distinguées, chacune correspondant à son type de canal USB.

Toutes les opérations de transmission de données ne sont initiées que par l'hôte, que cela reçoive des données ou des transmettes au périphérique. Toutes les opérations non remplies sont stockées sous la forme de quatre listes par types d'engins. Les listes sont constamment mises à jour avec de nouvelles demandes. Les opérations de transmission d'informations de planification conformément à la commande sous forme de demandes de liste sont effectuées par l'hôte avec un intervalle unique. Le service de requête est effectué conformément aux règles suivantes:

• priorité plus élevée ont des transmissions isochrones;
• après avoir travaillé sur tous les engrenages isochrones, le système passe à la maintenance des transmissions d'interruption;
• sert récemment des demandes de transfert de tableaux de données;
• après 90% de l'intervalle spécifié, l'hôte procède automatiquement à la prestation des demandes de transfert de commandes de contrôle, qu'il soit réussi à servir pleinement les trois autres listes ou non.

L'exécution de ces règles garantit que les contrôles de transmission seront toujours alloués au moins 10% de la bande passante du bus USB. Si le transfert de tous les paquets de contrôle est terminé avant l'expiration de l'intervalle de planification dédié pour eux, le temps restant sera utilisé par l'hôte pour la transmission de tableaux de données.

Versions de spécifications

Le développement de spécifications sur le bus USB est effectué dans le cadre du Forum international de mise en œuvre de l'organisation à but non lucratif (USB-si), des développeurs et des fabricants d'équipements avec un bus USB.

Depuis au milieu de 1996, PC a été fabriqué avec un contrôleur USB intégré mis en œuvre par le chipset de la carte système.

La première version de la spécification USB 1.0 prend en charge deux taux de données de transmission de données entre l'appareil et l'ordinateur:

• Faible vitesse (1,5 mbits / sec), pour des dispositifs tels que des souris, des claviers et des joysticks;
• Vitesse totale (12 Mbits / SEC), pour modems et scanners.

À l'automne 1998, la version 1.1 a été publiée - elle a été éliminée par la Fondation de la première édition.

Les principales caractéristiques techniques de USB 1.1:

• Le taux de change maximum le plus élevé est de 12 Mbps.
• Longueur maximale du câble pour le métabolisme élevé - 4,5 m.
• Le nombre maximal de périphériques connectés (y compris les multiplicateurs) est de 127.
• Il est possible de connecter des périphériques avec différents taux de change.
• Aucune utilisation de périphériques et de terminateurs supplémentaires n'est requis.
• Tension d'alimentation pour appareils périphériques - 5 V.
• Courant de consommation maximum sur un appareil - 500 mA.

Au printemps 2000, une spécification USB 2.0 est publiée, qui fournit 40 fois une augmentation de la bande passante des pneus (jusqu'à 480 Mbps en mode haute vitesse). Toutefois, les périphériques USB 2.0 sont entrés sur le marché de masse en 2002, lorsque la nouvelle interface a finalement pu établir.

La deuxième version de la spécification USB 2.0 vous permet d'utiliser un autre mode à haute vitesse (480 Mbit / sec) pour des périphériques tels que des disques durs, des CD-ROM, des caméras numériques. 380 Mbps La bande passante est suffisante pour les entraînements externes, les lecteurs MP3, les smartphones et les caméras numériques nécessaires à la transmission d'une grande quantité de données. En outre, la spécification USB 2.0 prend entièrement en charge les périphériques conçus pour la première version. Les contrôleurs et les moyeux déterminent automatiquement la version de la spécification prise en charge par l'appareil. Le bus vous permet de connecter jusqu'à 127 périphériques à distance de l'ordinateur à une distance allant jusqu'à 25 m (à l'aide de moyeux intermédiaires).

Après son vaste déploiement de USB 2.0, il était possible de remplacer complètement des interfaces série et parallèles.

Actuellement, les périphériques effectués conformément aux spécifications USB 2.0 sont largement utilisés.

USB 3.0.

USB 3.0 prend en charge la vitesse de transmission maximale de 5 GB / s.

Connecteur USB 3.0 Type A

Le but principal de l'interface USB 3.0 est d'augmenter la bande passante accessible, mais la nouvelle norme optimise efficacement la consommation d'énergie. USB 3.0 comporte quatre connexions, appelées U0-U3. L'état de la connexion U0 correspond à la transmission de données active et U3 plonge le périphérique dans "Sleep". Si la connexion est inactive, les possibilités de réception et de transfert de données seront désactivées dans l'état U1. L'état U2 reste un pas plus loin, éteignant les impulsions d'horloge internes.

Connecteur de type USB 3.0

En conséquence, les périphériques connectés peuvent passer à l'état U1 immédiatement après la fin du transfert de données, qui est censé donner des avantages tangibles à la consommation d'énergie, le cas échéant de USB 2.0.

Outre différents états de consommation d'énergie, la norme USB 3.0 diffère de USB 2.0 et un courant supporté plus élevé. Si la version de USB 2.0 prévoyait un seuil de courant de 500 mA, alors dans le cas d'une nouvelle norme, la restriction a été déplacée sur la bande de 900 mA. Le courant lors de l'initiation du composé a été augmenté du niveau de 100 mA en USB 2.0 à 150 mA en USB 3.0. Les deux paramètres sont très importants pour les disques durs portables qui nécessitent généralement des courants légèrement gros. Auparavant, le problème a été résolu à l'aide d'une prise USB supplémentaire, ayant alimenté à partir de deux ports, mais en utilisant un seul pour la transmission de données.

Câbles USB et connecteurs

Contrairement aux boucles volumineuses des pneus parallèles ATA et en particulier des pneus SCSI avec sa variété de connecteurs et la complexité des règles de connexion, l'élevage de câbles USB est simple et élégant.

Existe cinq types de connecteurs USB:

De gauche à droite: micro USB, mini USB, type B, connecteur de type A, connecteur de type A

• micro USB. - utilisé dans les appareils les plus miniatres tels que les joueurs et les téléphones mobiles;
• mini USB. - également souvent trouvé sur les joueurs, les téléphones mobiles et en même temps sur les appareils photo numériques, les PDA et les appareils similaires;
• Type B - un connecteur de taille normale installée dans des imprimantes, des scanners et d'autres appareils où la taille n'a pas d'importance très fondamentale;
• Type A (Récepteur) - le connecteur installé dans des ordinateurs (sur une extension USB) où le connecteur A-Type est connecté;
• Type A (Fourche) - Connecteur connecté directement à l'ordinateur sur le connecteur approprié.

Le système de câble USB et les connecteurs ne permettent pas de se tromper lorsque les périphériques sont connectés. Les prises de type "A" ne sont installées que sur les ports aval de concentrateurs, les bouchons du type "A" - sur les cordons des périphériques ou des ports montantes des moyeux. Les prises et les bouchons du type "B" ne sont utilisés que pour les cordons déconnectés des périphériques et des ports en amont de concentrateurs (à partir de "petits" périphériques - souris, claviers, etc. Les câbles, en règle générale, ne sont pas déconnectés). Les habs et les appareils offrent la capacité de «chaud» de connexion et d'arrêt.

La longueur maximale du câble USB peut être de 5 mètres. Cette restriction est entrée pour réduire le temps de réponse de l'appareil. Le contrôleur hôte s'attend à ce que les données soient reçues de temps limitée et si elles sont retardées, la connexion peut être perdue.

Le câble pour supporter la vitesse de pneu complète (à la vitesse complète) est effectué sous forme de paire torsadée, protégée par l'écran et peut également être utilisée pour fonctionner en mode de vitesse minimum (basse vitesse). Le câble de fonctionnement uniquement à la vitesse minimale (par exemple, pour connecter la souris) peut être n'importe lequel et non blindé.

Littérature

1. Kostov A., Kostov V.rezo PC. Bookbook USER USER. - M.: Martin, 2006. - 480 p.

L'article d'aujourd'hui sera consacré à celui déjà vu du nom, discussion sur les fondations interface USB. Considérez les concepts de base, la structure de l'interface, comprendra comment les données sont transmises et dans un proche avenir, nous mettons en œuvre tout cela dans la pratique 😉 En bref, procédez!

Il existe un certain nombre de spécifications différentes. USB. Tous les S. a commencé USB 1.0. et USB 1.1., alors l'interface a évolué dans USB 2.0Relativement récemment paraissait la spécification finale. USB 3.0.. Mais au moment où le plus courant est la mise en œuvre USB 2.0.

Eh bien, pour le début, les points principaux et les caractéristiques. USB 2.0 Prend en charge trois modes de fonctionnement:

• Grande vitesse - jusqu'à 480 Mo / s
• Pleine vitesse. - Jusqu'à 12 Mo / s
• Faible vitesse - jusqu'à 1,5 MB / s

Commande sur le pneu emplacement USB (Par exemple, PC) à laquelle vous pouvez connecter jusqu'à 127 périphériques différents. Si cela ne suffit pas, vous devez ajouter un autre hôte. De plus, il est important que l'appareil ne puisse pas envoyer / accepter les données de l'hôte / de l'hôte, il est nécessaire que l'hôte se tourne vers l'appareil.

Presque tous les articles sur USBJ'ai vu le terme " point de terminaison", Mais que cela est généralement écrit assez brumeux. Donc, le point final fait partie de l'appareil USBavoir un identifiant unique. Chaque appareil USB Peut avoir plusieurs points finaux. En gros - le point final n'est qu'une zone de mémoire USB Dispositifs dans lesquels toutes les données (tampon de données) peuvent être stockées. Et à la fin nous obtenons cela - chaque appareil a sa propre adresse unique sur le pneu USBEt en même temps, chaque point final de cet appareil a son propre numéro. Comme ça)

Prenons un peu et parle de l'interface "Partie de fer".

Il existe deux types de connecteurs - Tapez A et Type B.

Comme déjà compréhensible du dessin Type A. Toujours adressé à l'hôte. Ce sont de tels connecteurs que nous voyons sur des ordinateurs et des ordinateurs portables. Connecteurs Type B. Appartiennent toujours aux périphériques USB connectés. Le câble USB est composé de 4 fils de couleurs différentes. En fait, le rouge est le repas (+5 C), le noir - la terre, le blanc et le vert sont conçus pour la transmission de données.

En plus de ceux représentés sur la figure, il existe également d'autres options d'exécution de connecteurs USB, par exemple, mini-usb et d'autres, bien, c'est vous et vous savez donc

Il vaut probablement un peu de toucher la méthode de transfert de données, mais nous n'entraînerons pas de manière approfondie) afin que, lors de la transmission de données sur le bus USB Le principe du codage est utilisé Nrzi. (sans retourner à zéro avec inversion). Pour transmettre un "1" logique, il est nécessaire d'augmenter le niveau de la ligne D + au-dessus de +2,8 V et le niveau de ligne D- doit être réduit en dessous de +0,3 V. pour la transmission de zéro, la situation opposée - ( D-\u003e 2.8 B) et (D +< 0.3 В).

Séparément, il convient de discuter de la puissance des appareils USB. Et voici aussi possible plusieurs options.

Premièrement, les appareils peuvent se nourrir du pneu, puis peuvent être divisés en deux classes:

• Batterie faible
• Haute puissance

La différence ici réside dans le fait que batterie faible les appareils ne peuvent pas consommer plus de 100a. Un appareil haute puissance ne doit pas consommer plus 100a Seulement à la phase de configuration. Après leur configuration par l'hôte, leur consommation peut être à la hauteur de 500 mA.

De plus, les appareils peuvent avoir leur propre source d'alimentation. Dans ce cas, ils peuvent recevoir 100a du pneu, et tout le reste prend de votre source)

Tout semble se déplacer lentement à la structure des données transmises. Pourtant, cela représente le plus grand intérêt pour nous.

Toutes les informations sont transmises cadresqui sont envoyés à intervalles égaux. À son tour, chaque image consiste en transactions. Ici, peut-être que ce sera clair:

Chaque image comprend un emballage. Les transactions sont ensuite suivies pour différents points d'extrémité et tout cela est complété par un paquet Eof (fin du cadre).Si vous dites exactement, alors Eof. - Ce n'est pas tout à fait un paquet dans la compréhension habituelle de ce mot - c'est l'intervalle de temps au cours de quel échange de données est interdit.

Chaque transaction a la forme suivante:

Premier paquet (on l'appelle Jeton. paquet) contient des informations sur l'adresse de l'appareil USB, ainsi que sur le numéro de point final, que cette transaction est destinée. De plus, ce forfait stocke des informations sur le type de transaction (quels types nous discutons toujours, mais un peu plus tard \u003d)). - Tout est clair avec lui, ce sont les données qui transmettent l'hôte ou le point final (dépend du type de transaction). Dernier paquet - Statut. - Conçu pour vérifier le succès des données d'obtenir.

Déjà plusieurs fois sonnaient le mot "paquet" par rapport à l'interface USBIl est donc temps de comprendre ce qu'il est. Commençons par le paquet Jeton.:

Paquets Jeton. Il y a trois types:

• Installer.

C'est ce que je l'ai dit ..) En fonction du type d'emballage, la valeur du champ Pid dans Jeton. Le paquet peut prendre les valeurs suivantes:

• Type de pack de jeton out - Pid \u003d 0001.
• Type de pack de jeton dans - Pid \u003d 1001.
• SETUP DE TYPE DE TOKEN PACK - Pid \u003d 1101.
• Type de pack de jeton SOF - Pid \u003d 0101.

Aller à la partie composite suivante de l'emballage Jeton. - Des champs Adresse et Point de terminaison - ils contiennent Adresse de périphérique USB et numéro du point d'extrémitéqui est destiné transaction.

Eh bien, le champ CRC. - Ceci est une somme de contrôle, il est clair avec cela.

Il y a un autre point important ici. Pid Comprend 4 bits, mais lorsqu'il est transmis, ils sont complétés par 4 autres bits, obtenus en inversant les 4 premiers bits.

Donc, en ligne - C'est-à-dire un paquet de données.

Ici, tout est en principe de la même manière que dans le paquet Jeton., Seulement au lieu de l'adresse de l'appareil et des chiffres de terminaux ici, nous avons transmis des données.

Il reste à nous considérer Statut. Forfaits I. paquets SOF.:

Ici Pid peut prendre seulement deux valeurs:

• Le colis est accepté correctement - Pid \u003d 0010.
• Erreur lors de la réception d'un package - Pid \u003d 1010.

et enfin Paquets:

Ici nous voyons un nouveau champ Cadre. - Il contient le numéro du cadre transmis.

Considérons le processus d'enregistrement de données dans un périphérique USB à titre d'exemple. C'est-à-dire, considérons l'exemple de la structure de la structure du cadre.

Cadre, comme vous vous en souvenez des transactions et a le formulaire suivant:

Quelles sont toutes ces transactions d'eux-mêmes? Je vais maintenant le comprendre! Transaction Installer.:

Transaction En dehors.:

De même, lors de la lecture de données d'un périphérique USB, le cadre ressemble à ceci:

Transaction Installer. Nous avons déjà vu, regardez la transaction DANS. 😉

Comme vous pouvez le constater, toutes ces transactions ont une telle structure que nous avons discuté ci-dessus)

En général, je pense que je pense que le long article est arrivé, j'espère dans un avenir proche, je vais essayer de mettre en œuvre l'interface USB dans la pratique!

Les méthodes de connexion alternatives, telles que les connecteurs USB, sont largement utilisées pour connecter des appareils modernes.

Ce nom est assez courant et de l'anglais à traduire afin - "pneu séquentiel universel".

Tous les connecteurs USB sont représentés par trois versions.

Caractéristiques caractéristiques des trois versions principales du connecteur USB

La première version des connexions USB (1.1). Sa caractéristique caractéristique est une très petite vitesse à laquelle toutes les informations sont transmises avec un retard important.

Le taux de transfert est de 12 Mbps. Son objectif principal est l'application d'interconnexion des périphériques.

Deuxième version du connecteur USB (2.0).

Il est caractérisé par un débit de données de 480 Mbps. Cela correspond à une vitesse de 48 Mo / s.

La partie principale de tous les appareils et appareils techniques modernes est adapté à l'application de cette version particulière. Il est le plus populaire et connu et donc à la demande du marché de l'ingénierie électrique.
True, en raison de nombreux facteurs, la vitesse actuelle de cette norme n'a pas plus de 30 à 33 Mo / s.

Depuis les dernières éditions des disques durs, par exemple SSD, conçues pour lire des informations avec une vitesse beaucoup plus grande (presque 4 fois), cette version de la norme retarde l'action des nouveaux modèles de lecteur.

Ceci est visible l'inconvénient principal des connecteurs USB 2.0. Mais malgré cela, certains appareils sont entièrement compatibles avec cette version de connexions: souris, claviers, scanners et imprimantes.

Troisième version USB (3.0).

Cette version est caractérisée par le taux de transmission de vitesse - 5 GB / C - Qu'est-ce qui est considéré comme un indicateur plutôt élevé.

Une telle vitesse correspond 500 MB / s.

Ceci est beaucoup plus élevé que la vitesse des disques durs de cette dernière génération (150-170 MB / s).

Les connecteurs USB 3.0 pour leur reconnaissance sont spécifiquement marqués d'un bleu.

Compatibilité d'interface

Si nous considérons la compatibilité des périphériques présentés ci-dessus, il peut être indiqué que les première et seconde versions des connexions USB peuvent être remplacées entre elles.

Un périphérique spécifique comportant une deuxième version de USB et reçoit la première connexion de version, peut afficher un message dans lequel il sera discuté de sa capacité à travailler plus rapidement.

Étant donné que ce modèle d'ordinateur est calculé pour recevoir des informations via la deuxième version, la vitesse est supérieure à celle du premier.

C'est-à-dire que l'ensemble du potentiel de la vitesse de ce dispositif ne sera pas utilisé.
Les périphériques modernes qui ont les secondes connecteurs de version peuvent être connectés à la troisième version de USB et l'utilisation d'une troisième version par rapport à la seconde est exclue à l'exception de l'USB 3.0 Type A.

Des contacts supplémentaires Créez des conditions pour augmenter la vitesse de l'interface - Il s'agit d'une caractéristique des derniers modèles de câbles et de périphériques ayant des connecteurs de la troisième version USB.

Connecteur d'alimentation USB

La puissance à laquelle les périphériques connectés avec connecteurs USB sont calculés est calculée est 2,5 W, ainsi que 4,5 W (pour la troisième version).

Sur cette base, les connecteurs USB de toutes les versions nécessitent une tension 5 V. TOKA 0,5 A, et pour la troisième version - 0.9 A..

Contacts USB 3.0.

Ces dispositifs tels que les joueurs, les cartes mémoire, les téléphones, les lecteurs flash (c'est-à-dire des appareils avec une petite puissance) peuvent être connectés librement à l'aide de telles connexions.

Et des moyens techniques ayant une puissance supérieure sont connectés à un réseau électrique externe.

Types de connecteurs

Les deuxième et troisième versions des connecteurs diffèrent de la taille: mini USB (petites dimensions), micro USB (encore plus petit); ainsi que par type: A, V.

Connecteur USB 2.0 Type A.

Le connecteur fiable de la caractéristique principale est la capacité de résister à une connexion, sans perdre son intégrité.

La section transversale de connecteur a une forme rectangulaire, ce qui crée une protection supplémentaire lorsqu'elle est connectée.

Son inconvénient est une grande taille et tous les appareils modernes diffèrent de la portabilité qui affectait le développement et la libération du connecteur d'un type similaire, mais plus petit.

USB 2.0 Type A a été présenté dans les années quatre-vingt-dix et est toujours le plus utilisé.

Il a une partie importante des dispositifs à faible puissance: clavier, souris, lecteur flash et autres.

Connecteur USB version 2.0 Type V.

Fondamentalement, son utilisation se trouve dans les dispositifs fixes ayant de grandes dimensions. Ceux-ci incluent des scanners, des imprimantes, moins souvent des modems ADSL.

Rarement, mais il arrive toujours que le câble de ce type est vendu séparément de la technique elle-même, car elles ne font pas partie de l'ensemble du périphérique technique. Par conséquent, vérifiez le package de périphérique.

Les connecteurs de ce type ne sont pas aussi populaires que les connecteurs de type A.

Forme carrée et trapézoïdale inhérente à tous les connecteurs de type V.

Ceux-ci incluent Mini et Micro.

La particularité de la section des connecteurs «B» est sous sa forme carrée, ce qui la distingue des autres types.

Mini connecteurs USB de la deuxième version de B.

Le nom du connecteur de ce type indique qu'il a de très petites tailles. Et ce n'est pas surprenant, car le marché moderne offre de plus en plus de produits miniatures.

Grâce à l'utilisation de disques durs personnels, de lecteurs de cartes, de joueurs et d'autres petits appareils, des connecteurs USB liés aux types B ont obtenu une grande popularité.

Il convient de noter le manque de fiabilité de ces connexions. Avec une utilisation fréquente, il est desserré.

Mais l'utilisation de modèles de connecteur USB de type MINI est extrêmement limitée.

Contrôle Micro USB 2.0 Type B.

Les modèles de connecteurs micro USB sont plus parfaits par rapport aux mini modèles USB.

Ce type de connecteurs se distingue par des tailles incroyablement petites.

Contrairement aux types de mini présentés précédents, ces connecteurs sont très fiables à leurs attaches et à la fixation de la connexion.

Le connecteur de type Micro USB 2.0 du type "B" a été reconnu comme qualités pour une utilisation universelle pour charger tous les appareils portables.

Qu'advient-il au fil du temps lorsque tous les fabricants produiront des techniques adaptées avec précision à de tels connecteurs. Probablement, il reste peu de temps à le voir.

Mais une telle décision a déjà été acceptée en 2011 avec tous les fabricants modernes, bien que le connecteur de type micro USB 2.0 ne soit toujours pas présent sur tous les appareils.

Connecteurs USB de la troisième version de type A.

Les connecteurs USB 3.0 ont une plus grande vitesse pour transmettre des informations en raison de contacts supplémentaires.

Avec de tels changements, la compatibilité des commentaires est toujours préservée. Son utilisation est définie dans des ordinateurs et des ordinateurs portables de la dernière génération.

Connecteurs USB de la troisième version de B.

La troisième version du connecteur USB "B" ne convient pas à la connexion de la deuxième version du connecteur USB.

Il est utilisé dans le fonctionnement des dispositifs périphériques avec des performances moyennes et grandes.

Micro USB 3.0.

Les disques externes modernes ayant une vitesse élevée, ainsi que des disques de type SSD, sont principalement tous équipés d'un tel connecteur caractérisé par un taux de change d'informations élevé.

De plus en plus occupe une position de leader en raison du fait qu'il possède des connexions de très haute qualité.

Le connecteur est utile en raison de sa compacité. Son prédécesseur est considéré comme un connecteur de type micro USB.

Connecteurs d'épingleUSB.

Différences principales entre les connecteurs micro et mini USB

À première vue, ces connecteurs sont très similaires. En effet, la plupart des caractéristiques caractéristiques des paramètres de base de ces espèces coïncident.

Mais avec une inspection attentionnée, vous pouvez voir de telles différences:

1. Le connecteur Mini USB présente de grandes dimensions par rapport au micro-connecteur USB.
2. Disponibilité des affectations spéciales à l'arrière du connecteur micro USB.

De nombreux utilisateurs ont déjà vu qu'il est plus pratique d'avoir en stock et non un type de connecteurs, mais plusieurs, car divers types d'appareils ont différents types de connexions USB connectées.

Malheureusement, il n'est pas venu à un seul fabricant de périphériques standard et ne viendra probablement pas longtemps, car chaque type de connecteur USB a son propre objectif.

Sûrement, chaque utilisateur informatique a entendu parler de tels concepts que les ports USB version 2.0 et 3.0. Mais tout le monde ne sait pas exactement ce que c'est. Dans cet article, je vous dirai à propos de USB 2.0 et 3.0: Différences, compatibilité des interfaces, ainsi que celle qu'elle est généralement.

Comme il est clair logiquement, la version de USB 3.0 est plus récente que 2,0 et, en conséquence, c'est mieux. Trouvons ce qu'il va mieux et commençons par la question de l'endroit où elle est passée.

USB et sa version

USB est déchiffré en tant que bus de série universel et est traduit en russe comme pneu séquentiel universel. Universal - Cela signifie que vous pouvez connecter n'importe quoi, n'importe quel appareil. USB sont des versions différentes, la principale différence entre laquelle est à la vitesse du travail.

Les fabricants ont marché pour la propriété de la polyvalence. Comme beaucoup de gens se souviennent, au début, l'ordinateur avait de nombreux ports différents, dont certains sont restés à ce jour, par exemple, encombrant com avec des câbles épais, PS / 2 avec des contacts fragiles et d'autres. Maintenant, les imprimantes, les claviers, les souris et autres équipements peuvent être connectés via USB.

La première USB a commencé à apparaître depuis 1994. En 1996, la version 1.0 a été publiée, qui a fonctionné sur une maigre vitesse de 1,5 Mbps. Ensuite, en 2000, la version 2.0 a été publiée avec une vitesse de 480 Mbps. Ceci est une vitesse assez acceptable, qui a permis de connecter différents équipements au port. En 2008, une USB 3.0 a été publiée, travaillant théoriquement à une vitesse de 5 gb / s.

Le développement de USB 3.0 a été financé par de nombreuses marques mondiales de la sphère de l'ordinateur, qui souhaitait introduire la normalisation des connecteurs et améliorer les performances de l'équipement.

USB 2.0 et 3.0: Différences

Enfin, considérons USB 2.0 et 3.0: les différences entre ces ports les uns des autres et les comparent. Voici les signes pour lesquels ils diffèrent:

• Visuellement pour distinguer USB 2.0 de 3.0 Très facile - 3.0 Les connexions sont peintes en bleu.

• La deuxième différence qui se fait facilement sentir dans la pratique est le taux de transfert. La version 3.0 est significativement plus élevée. Il peut abandonner la vitesse théorique revendiquée (5 Gbit / s), mais reste toujours supérieure à la version 2.0.
• La différence entre USB 2.0 de 3.0 est au pouvoir. Au début de la version, elle était de 500 mA, la nouvelle atteinte 900 mA. Ainsi, la nouvelle USB peut alimenter un plus grand nombre de dispositifs puissants.
• Dans l'ancienne version de USB, il y avait 4 fils, le nouveau était de plus de 4 ans. Ainsi, une autre différence entre USB0 de 3.0 - la seconde a un câble plus épais. Il limitait également la longueur maximale du câble de 3,0 à 5 mètres et l'a rendue plus chère.
• Windows XP ne prend pas en charge USB 3.0, même si le matériel informatique physiquement est capable de fonctionner, cela fonctionnera 2,0. Seules les anciennes versions de Windows sont capables de travailler avec 3,0 entièrement.

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Compatibilité USB 2.0 et 3.0

Si vous connectez un périphérique USB 2.0 dans le connecteur 3.0, il fonctionnera à 2,0. Si vous connectez le périphérique USB 3.0 sur le connecteur 2.0, il fonctionnera également à 2,0. Ainsi, lorsque la compatibilité de ces interfaces, une version plus petite définit la qualité du travail.

Les appareils sont capables de travailler sur d'autres versions USB, mais ils peuvent devenir moins productifs.

Alors, convoque. USB 2.0 et 3.0: La différence principalement en tant que travail - une version plus récente est meilleure, bien qu'un peu plus cher. L'équipement moderne est disponible avec une interface 3.0, il est donc conseillé d'acquérir un ordinateur, avec une telle version. Les dispositifs de différentes versions sont compatibles les uns avec les autres et le travail est acceptable, bien que leurs performances tombent.

USB (bus série universel) est un pneu séquentiel universel. La norme pour l'interface USB a posé une variété de fonctionnalités conviviales:

Connexion "Hot" et Désactiver des appareils;

pouvoir de la périphérie de l'ordinateur hôte ou du séparateur via le câble d'interface;

connecteurs fiables de petite taille;

la possibilité de vendre de la jonction galvanique;

prise en charge du plug-and-play;

taux de change de données élevé.

L'interface est utilisée dans des équipements scientifiques et spéciaux, ainsi que dans une variété d'autres applications. L'inconvénient de l'interface USB, malgré le raffinement de la spécification, reste une prise en charge mal organisée pour un grand nombre d'appareils.

Le milieu d'interface est un système de câble (Fig. 3.7) avec des connecteurs standardisés de plusieurs espèces et séparateurs (hubs). Huba vous permet de mettre en place une topologie d'étoiles multi-niveaux. Souvent, les concentrateurs sont utilisés pour implémenter la jonction galvanique et la puissance des terminaux.

Figure. 3.7. Topologie de l'interface USB: Les connecteurs utilisés sont utilisés,

tapez "B" et miniature (indiqué par la lettre "M")

Pour le sans équivoque, les connexions correctes sont utilisées des connecteurs de plusieurs types différents (Fig. 3.8). Les connecteurs comme "A" sont utilisés pour se connecter aux hubs. Les bouchons sont installés sur des câbles non déconnectés des périphériques (par exemple, clavier, souris, etc.). Les nids sont installés sur les ports aval de moyeux.

Figure. 3.8 Sockets USB: mais - type A"; b.- Tapez "B"; dans - Objectif

conclusions de connecteur; g. - Désignation symbolique

Les connecteurs "B" sont installés sur des périphériques à partir duquel le câble peut être déconnecté (imprimantes et scanners). La partie de réponse (fourche) est installée sur le câble de connexion, dont l'extrémité opposée a une fiche de type "A". Les appareils mobiles sont généralement équipés d'un connecteur mini-USB miniatures. Fonctionnellement, il est similaire au connecteur de type "B".

Les types de connecteurs diffèrent de manière constructive, qui élimine les connexions de boucle inacceptables de connecteurs de moyeu et de terminaux.

Connecteur La conception fournit une connexion ultérieure et une déconnexion antérieure des circuits de signal par rapport à la commutation lors de la commutation, ce qui garantit le caractère unique de l'initialisation du nouveau périphérique lorsqu'il est lié à chaud et la protection des circuits provenant des dommages.

La structure d'interface USB fournit un échange de données simultané entre l'ordinateur hôte et plusieurs périphériques. La distribution de la bande passante des pneus entre eux est prévue par l'ordinateur hôte et est mise en œuvre par celui-ci en utilisant la parcelle des marqueurs. Le pneu vous permet de connecter, de configurer, d'utiliser et de déconnecter les périphériques lors de l'ordinateur hôte et des appareils eux-mêmes.

La norme USB définit les paramètres électriques et mécaniques du support de transmission de données. Les signaux d'information et la tension d'alimentation 5 V sont transmis sur un câble à quatre fils. Une méthode différentielle pour transmettre des signaux D + et D-pour deux verseurs envoyés est utilisée.

Les niveaux de signal de transmetteur en mode statique doivent être inférieurs à 0,3 V (faible) ou supérieur à 2,8 V (niveau élevé). Les récepteurs sont essentiels à la tension d'entrée de 0,5 ... + 3,8 V. Les émetteurs doivent pouvoir se déplacer vers un état de haute impédance pour une transmission demi-duplex bidirectionnelle sur une seule paire de fils.

La transmission sur deux fils en USB ne se limite pas aux signaux différentiels. Outre le récepteur différentiel, chaque appareil présente des récepteurs linéaires de signaux D + et de D +, et les émetteurs de ces lignes sont géré individuellement. Cela vous permet de distinguer plus de deux statuts de la ligne utilisées pour organiser une interface matérielle.

Les états de diff0 et diff1 sont déterminés par la différence de potentiel sur les lignes D + et D - plus de 200 mV, à condition que sur l'un d'entre eux, le potentiel au-dessus du seuil de déclenchement. Une condition dans laquelle sur les deux entrées D + et D- est un niveau bas, appelé zéro linéaire (SEO - zéro basculé). L'interface détermine les états suivants:

Les données J Etat et données à l'état - Le statut du bit transmis (ou simplement J et K) est déterminé par l'état de DIFF0 DDIff1;

Etat inactif - Pause sur le pneu;

Reprendre le signal d'éveil de l'état pour la sortie d'un périphérique à partir du mode "Sleep";

Début de paquet (SOP) - le début de l'emballage (transition de l'état inactif en k);

Fin de paquet (EOP) - fin de l'emballage;

Déconnecter - l'appareil est désactivé du port;

Connecter - l'appareil est connecté au port;

Réinitialiser - Réinitialiser le périphérique.

Les états sont déterminés par des combinaisons de signaux différentiels et linéaires. En décodant les états de déconnexion, de connexion et de réinitialisation, le moment de la recherche de lignes (plus de 2,5 ms) dans certains états est pris en compte. Le pneune fournit deux taux de transmission d'informations: Full Vitesse FS (pleine vitesse) - 12 Mbps et basse vitesse LS (basse vitesse) - 1,5 Mbps. (Dans la version 2.0, HS haute vitesse (haute vitesse) est également définie - 180 Mbps, ce qui vous permet de développer de manière significative le cercle des périphériques connectés au bus).

Le câble USB contient une paire torsadée blindée avec une impédance de 90 ohms pour les circuits de signalisation et une non blindée - pour l'alimentation (+5 V); La longueur admissible du segment est jusqu'à 5 m. À basse vitesse, un câble non blindé peut être utilisé jusqu'à 3 m.

La vitesse utilisée par le dispositif est déterminée par niveaux de signal sur les lignes D + et D + déplacées par les résistances de charge des émetteurs-récepteurs (Fig. 3.9).

Figure. 3.9 Câble d'interface USB

Une ligne de communication complète (Fig. 3.9, A) est implémentée sur une paire torsadée blindée. L'émetteur-récepteur complet du dispositif de terminal a une résistance, "serrage" D + à la tension d'alimentation, contrairement à l'émetteur-récepteur à basse vitesse (Fig. 3.9, B), qui a une telle résistance connectée à la ligne D- . Vérification de l'état de ces lignes lors de l'initialisation, l'ordinateur hôte ou le moyeu détermine les débits de données admissibles pour le terminal.

Les signaux de synchronisation dans les lignes d'interface USB sont codés avec les données NRZI (non de retour à zéro invert), son fonctionnement illustre. 3.10. L'absence de séquences longues des mêmes bits vous permet de produire une synchronisation automatique des ports par des signaux.

Figure. 3.10. Informations codant par NZRI

NZRI est une méthode sans remboursement à zéro avec inverseur pour les unités. Cette méthode est une modification d'une méthode de codage potentielle simple, lorsque les potentiels de deux niveaux sont utilisés pour représenter "1" et "0".

La méthode NRZI utilise des niveaux de potentiel de deux niveaux. Dans ce cas, le potentiel utilisé pour coder le bit de courant dépend du potentiel utilisé pour coder le bit précédent (le "codage différentiel").

Si le bit actuel correspond à la valeur "1", le potentiel actuel est une inversion du potentiel du bit précédent, quelle que soit sa valeur. Si le bit actuel est "0", le potentiel actuel répète la précédente.

Dans la description de la méthode NRZI, il est clair que pour assurer des changements de signal fréquents, et donc et de maintenir la synchronisation auto-synchronisation du récepteur, vous devez exclure des codes séquences trop longues des mêmes bits. La méthode est construite de telle sorte qu'elles ne garantissent pas plus de trois bits identiques d'affilée avec toute combinaison de bits dans les informations source.

Un avantage supplémentaire de la méthode consiste à augmenter la précision des informations transmises en raison de la prédétermination du bit suivant.

Avec des échecs ponctuels, le blocage de lignes de données, débranchez les connecteurs, la fixation de cet événement se produit même en plus du système de contrôle des données fonctionnant au détriment de leur redondance. Ceci est particulièrement important dans les systèmes avec des ports d'interface à chaud et de déconnexion.

Les périphériques USB sont un ensemble de points d'extrémité indépendants (point final), avec lequel l'ordinateur hôte communique.

Les points d'extrémité (essentiellement - les registres disponibles) sont décrits par les paramètres suivants:

numéro de point;

type de partage;

la direction d'échange;

tailles maximales de packages transmis et reçus;

fréquence d'accès des retards de maintenance et de maintenance valides;

bande passante du canal;

erreur lors du traitement de l'algorithme.

Chaque appareil a nécessairement un point fini avec le numéro 0 utilisé pour l'initialisation et les registres de gestion et de statut. Ce point ne nécessite pas d'initialisation et est toujours disponible pour échanger le type de données "Gestion". Les terminaux peuvent avoir des points supplémentaires qui mettent en œuvre l'échange de données utiles. Les dispositifs de terminal basse vitesse contiennent jusqu'à deux points supplémentaires, à pleine vitesse - pas plus de 16 points d'entrée et de sortie.

Les points doivent être initialisés après la connexion à l'interface du périphérique. Pour ce faire, le modèle d'échange doit être défini (tous les paramètres de points sont définis).

Le modèle d'échange dans la spécification USB s'appelle le mot "pipe". Ils sont deux types: streaming et single. Les points de flux sont toujours unidirectionnels. Le même numéro de critère peut être utilisé pour deux flux de contrepartie.

Solide et isochrone supporté (occupant une partie prédéterminée des flux de bande passante d'interface) et la transmission des interruptions.

L'envoi de données se produit dans la commande "D'abord venu - le premier à sortir." Les mécanismes des points d'extrémité et des modèles de partage sont très pratiques pour les développeurs et les programmeurs. Ils vous permettent de structurer l'espace d'adressage et unifiez le logiciel.

L'ordinateur hôte transmet la destination de destination. Après son envoi à l'autre côté du package de messages. Le point final renvoie un colis avec des informations sur son état. Le message suivant, en règle générale, ne peut pas être envoyé avant de traiter la précédente, éliminant les messages d'erreur qui ne nécessitent pas le traitement ci-dessus.

USB prend en charge les modes de transmission de données unidirectionnelles et bidirectionnelles entre le logiciel d'ordinateur hôte et le point final. La communication avec chacun des points d'extrémité (modèle de partage) est définie indépendamment.

La norme USB définit les types de données suivants:

Les gestionnaires envoient, initialisation et contrôle des terminaux. Le champ de données n'est pas supérieur à 64 octets à pleine vitesse et 8 octets - bas. Fournit une livraison de données garantie.

Flux solides pour les grands emballages sans exigences difficiles pour le délai de livraison. Les traductions occupent toute la bande passante d'interface libre. Champ de données 8, 16, 32 ou 64 octets. Ils ont la priorité la plus basse, peuvent être suspendus en raison du manque de performances de l'interface. Autorisé uniquement au taux de transmission complet.

Interruptions - Transmissions courtes, jusqu'à 64 octets à pleine vitesse et jusqu'à 8 octets - bas. Interrompt les événements axés sur les événements, ils nécessitent un entretien rapide. Le temps de leur service est garanti.

Les transmissions isochrones sont des transmissions continues en temps réel, qui occupent une partie prédéterminée de la largeur de bande d'interface et ayant une vitesse de distribution garantie. En cas de détection d'erreur, les données isochrones sont transmises sans répétition - des paquets non valides sont ignorés. Utilisé pour transférer les défaillances de données sensibles, par exemple pour la communication vocale.

La largeur de bande d'interface est divisée entre tous les flux de courant. Quand il est déficient, l'initialisation du nouveau flux n'est pas possible.

La tampon de données dans tous les périphériques de l'interface USB est requise, sans cela, il est impossible d'assurer l'échange de données avec des vitesses définies.

Tout échange de données dans l'interface USB est composé de trois packages.

Le premier paquet contient une adresse de terminaison et une description du type d'échange de données. Il transmet le contrôleur.

Le deuxième paquet contient des données utiles. En l'absence de données prêtes à envoyer, le point final transmet un drapeau spécial.

Le troisième paquet transmet le récepteur. Le paquet contient la confirmation de la réception des données.

Formats de paquet

La transmission est effectuée séquentiellement en mode différentiel, ce qui augmente sa précision. Commençant par le plus jeune bit. Tous les colis sont organisés en paquets.

Au début de chaque emballage, le champ de synchronisation est transmis, à l'heure actuelle, tous les ports USB sont synchronisés de manière sécurisée avec le contrôleur.

Ensuite, un marqueur de démarrage de paquets (2 bits) est transmis, l'identifiant de l'emballage (4 bits), et une fois à nouveau, mais sous forme inverse (tableau 3.2).

Tableau 3.2.

Types de colis USB

Dans les marqueurs du modèle d'échange - l'adresse du périphérique (7 bits) et l'adresse du point final (4 bits).

D'ici les mêmes 127 périphériques pris en charge par USB (zéro dispositif - système).

Dans le marqueur de démarrage, le champ Numéro de trame (11 bits).

Dans les packages de données - les données elles-mêmes (de 0 à 1023 octets).

Il n'y a pas de champ de données dans d'autres paquets.

Le champ CheckSum est transmis à la fin des paquets de marqueurs et de données, pour les marqueurs (5 bits), pour les données (11 bits), les algorithmes de calcul du montant de la somme de contrôle sont différents.

Chaque échange de données est initié par l'ordinateur hôte en émettant un marqueur et est complété avec le paquet d'accusé de réception (Fig. 3.11).

Figure. 3.11. Séquence de transmission de paquet lors du partage des données en USB

Le marqueur de modèle d'échange transmet un ordinateur hôte.

Les données transmettent le périphérique terminal (la "lecture du terminal") ou l'ordinateur hôte (dans deux autres cas).

Le paquet d'accusé de réception transmet le «côté de la réception».

L'ordinateur hôte forme le cadre d'échange avec tous les périphériques de 1 ms de 1 ms. Chaque image survient des opérations d'échange de données pour tous les modèles d'échange actifs.

Au début de chaque image, il transmet un marqueur pour démarrer un cadre. À la fin du cadre, il y a une pause lorsque aucune autre information n'est transmise à la ligne.

Le marqueur de démarrage contient un numéro de série croissant de manière cycliste. Il peut être utilisé des périphériques finaux pour la synchronisation ou l'autotest.

Un tel algorithme pour organiser l'échange de données vous permet de réserver la bande passante de l'interface pour diverses tâches.

Le support multitâche est suffisamment développé et facilement contrôlé. Les gros flux de données sont transmis avec un bon rapport d'informations utiles et systémiques.